HORIZONTALE BODEMAFSLUITING DOOR MIDDEL VAN WATERGLASINJECTIE · 2017. 6. 7. · Robin Gerssen & Edward van de Werfhorst P a g i n a 6 | 63 Horizontale bodemafsluiting door middel

HORIZONTALE BODEMAFSLUITINGDOOR MIDDEL VAN WATERGLASINJECTIE

Afstudeerrapport

Robin Gerssen S1067036Edward van de Werfhorst S1074510Status DefinitiefVersie 2-6-2017Printdatum 2-6-2017

CRUX Engineering B.V.B&P Bodeminjectie

Robin Gerssen & Edward van de Werfhorst P a g i n a 2 | 63 Horizontale bodemafsluiting door middel van waterglasinjectie

Colofon Afstudeerbedrijven Naam: Crux Engineering B&P Bodeminjectie Adres Pedro de Medinalaan 3 Korte Dreef 9a 1086 XK Amsterdam 4131 PM Vianen Telefoon nr.: 020 – 494 3070 0347 – 370 303 E-mail: [email protected] [email protected] Onderwijsinstelling Naam: Windesheim Zwolle Adres Campus 2-6 8017 CA Zwolle Telefoon nr.: 088 – 469 99 11 E-mail: [email protected] Studenten Naam: Robin Gerssen Opleiding: Civiele techniek, constructief E-mail: [email protected] Telefoon nr.: 06 103 13 953 Naam: Edward van de Werfhorst Opleiding: Civiele techniek, constructief E-mail: [email protected] Telefoon nr.: 06 578 63 591 Bedrijf begeleiders Naam: dr. Ir. ing. A.E.C. (Almer) van der Stoel Nick de Groot Functie: Directeur Crux B.V. Uitvoerder B&P Bodeminjectie E-mail: [email protected] [email protected] Telefoon nr.: 06 484 29 255 06 202 11 335 Eerste begeleider Naam: Floor van den Berg Functie: Docent Civiele techniek E-mail: [email protected] Telefoon nr.: 088 469 90 13 Tweede begeleider Naam: Stefan Zwerink Functie: Docent Civiele techniek E-mail: Telefoon:

[email protected] 088 469 70 40

mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]


Voorwoord Voor u ligt het afstudeerrapport: ‘Horizontale bodemafsluiting door middel van waterglasinjectie’. Het afstudeeronderzoek is uitgevoerd bij B&P Bodeminjectie in samenwerking met CRUX Engineering. Het afstudeerrapport is geschreven in het kader van het afstuderen aan de opleiding Civiele Techniek aan de Christelijke Hogeschool Windesheim te Zwolle. Het afstudeeronderzoek is met z’n tweeën uitgevoerd in de periode januari - juni 2017. Na de verkennende fase waarbinnen het onderwerp, vraagstelling en doelstelling is geformuleerd, zijn wij begonnen met het opstellen van een onderzoeksplan. Vervolgens hebben wij hiermee het onderzoek uitgevoerd. Het praktische deel van het onderzoek is uitgevoerd met een zelf ontworpen en gebouwde proefopstellingen. Door middel van de net genoemde punten hebben we de hoofdvraag kunnen beantwoorden. Daarnaast hebben wij zowel vanuit school als vanuit het bedrijf de begeleiding gehad die nodig was om het onderzoek succesvol te laten zijn. Onze speciale dank gaat uit naar onze begeleiders: Almer van der Stoel, Nick de Groot en Frans de Groot, voor de mogelijkheid die zij ons geboden hebben om op dit onderwerp af te studeren. Ook het kritisch meedenken heeft ons zeer geholpen. Daarnaast willen wij onze schoolbegeleider, Floor van den Berg bedanken voor het meedenken en begeleiden tijdens het onderzoek. Tevens willen wij de bedrijven en professionals die wij gesproken hebben in het kader van het afstuderen bedanken voor de informatie die is verstrekt. Zonder hun medewerking en inbreng had dit onderzoek niet afgerond kunnen worden. Als laatste willen wij alle collega’s van B&P bedanken voor de fijne samenwerking en het zo nu en dan sparren over het onderzoek. Dit heeft er voor gezorgd dat wij kunnen terugkijken op een fijne periode. Namens allen wensen wij u veel leesplezier toe. Edward van de Werfhorst Robin Gerssen Vianen, 19 mei 2017


Samenvatting Het onderwerp voor het afstudeeronderzoek is ontstaan uit stage-ervaringen waarin is voorgekomen dat een waterglasinjectie niet het gewenste resultaat heeft behaald. Aan de hand van deze ervaringen is informatie op internet opgezocht en zijn een aantal artikelen gelezen waaruit bleek dat waterglasinjectie een actueel onderwerp is. Nadat een bedrijf gevonden is om het afstudeeronderzoek uit te voeren zijn aan de hand van gesprekken de hoofdvraag en deelvragen opgesteld. Hierbij zijn een tweetal factoren naar voren gekomen die invloed kunnen uitoefenen op de werking van een waterglasinjectie. Het doel van het onderzoek is om te onderzoeken welke invloed deze factoren hebben op de werking van een waterglasinjectie. Hiervoor zijn verschillende onderzoeksmethoden benodigd. Voor de complete beantwoording van de hoofdvraag wordt gebruikt gemaakt van zowel kwantitatieve als kwalitatieve onderzoeksmethoden. Aan de hand van de gesprekken met de injecteerbedrijven wordt een projectenoverzicht opgesteld waarmee de uitgevoerde projecten met elkaar vergeleken kunnen worden. Verder wordt een literatuuronderzoek uitgevoerd en beproevingen uitgevoerd. Gezien de tijd die voor dit onderzoek beschikbaar is, wordt er geen geoptimaliseerde oplossing aangedragen, maar wel een advies op basis van de uitkomsten. Waterglasinjectie valt onder de grondverbeteringstechnieken waarbij in dit geval een horizontale waterremmende laag wordt verkregen door een mengsel van waterglas, harder en water te injecteren. De injectiepunten en injectievloeistof kunnen op verschillende manieren worden aangebracht. De injectiepunten kunnen middels boren, laagfrequent, hoogfrequent en sonisch trillen aangebracht worden. Het injecteren gebeurt veelal aan de hand van de permeation grouting techniek op de evenwichtsdiepte die bepaald is volgens de wet van Archimedes. Hierbij is een veiligheidsfactor meegenomen op basis van de geldende normen. Indien de injectielaag goed is aangebracht en de bouwkuip rondom waterdicht is kan de theoretische doorlatendheid van 1x10-7 m/s of hoger gehaald worden. Dat deze waarde niet alleen theoretisch is, blijkt ook uit het opgenomen projectenoverzicht waarin het merendeel van de projecten een positieve classificatie hebben gekregen door de verschillende injecteerbedrijven. De injectiedruk en trillingen die plaatsvinden na het uitharding van 72 uur hebben invloed op de doorlatendheid van een waterglasinjectie. Een bepaalde drukverhoging als gevolg van een verhoging in het injectiedebiet leidt tot fracturing. Hierbij ontstaan ruimtes in de injectielaag waarin geen menging plaatsvindt tussen het zand en de injectievloeistof. Door middel van monitoring van de injectiedruk kan eventueel een controleerbare aanpassing worden gedaan in de werkwijze indien de injectielaag niet het gewenste resultaat oplevert. Het onderzoek heeft uitgewezen dat voor een complete lijst met projectgegevens van alle uitgevoerde waterglasinjectie projecten uitgebreider onderzoek benodigd is. Verder is naar voren gekomen dat injecteren volgens de permeation grouting techniek de laagste doorlatendheid oplevert. Aan de hand hiervan is het aan te bevelen om volgens deze techniek te injecteren. Door verder onderzoek te doen op een werkelijke schaal is het mogelijk om nog gedetailleerder te kunnen onderbouwen wanneer en hoe trillingen de laag kunnen beïnvloeden, en bij welke combinatie van injectiedebiet en injectiedruk fracturing optreedt. Om de invloed van trillingen beter te kunnen bepalen is het aan te bevelen om op meerdere momenten in het uitharden te trillen en meerdere beproevingen te doen met verschillende frequentie en amplitude.


Abstract This graduation subject is arise at internship experiences in which a sodium sillicate injection did not have reached a desirable result. Through this experiences, several articles were read to get information about sodium sillicate injections. On the basis of this articles it became clear sodium sillicate is an topical subject. After a company was found to do the graduation thesis with, the aim of this research became clear. In agreement with the company the research questions, based on two factors which can affect a sodium sillicate injection, are formulated. The aim of the research is to explain the effect of injection pressure and environmental vibrations at the permeability of sodium sillicate injections. To reach the aim of this research, several research methods are required. To answer the research question quantitative and qualitative research methods are used. On the basis of conversations with several companies which are specialized in sodium sillicate injections, a project overview will be made in which the projects can be compare. A literature study and practical tests are used as well. Because of the available time, there will be not given an optimized solution or technique. Only an advice based on the conclusions of the research will be given. A sodium sillicate injection is part of the ground improvement techniques. In this case a horizontal injection with a low permeability will be created with a mixture of sodium sillicate, water and hardener. The injection points and injection liquid can be set into the ground by several methods. The injection points can be placed by drilling, vibrating and sonic vibrating. In case of vibration, high frequent and low frequent are distinguished. Injecting the ground occurs mostly at the permeation grouting technique. The required depth of the injection will be determine by Archimedes’ law. If the injection is injected well and the cover dam is watertight, a permeability of at least 1x10-7 m/s is possible to achieve. The fact that this permeability is not only theoretical, proves the project overview in which the projects are classified by the companies specialized in sodium sillicate injections. The injection pressure and environmental vibrations affected the permeability of the injection. A certain increase in injection pressure as a result of an increase in injection flow led to fracturing. In this case areas are created in which no admixture between sand and injection liquid occurs. If the injection pressure is monitored, a controllable adjustment can be made if the injection does not have the desirable result. The research has shown more and wider research is necessary to make a complete project overview of all sodium sillicate injection projects in the Netherlands. Furthermore, injecting with the permeation grouting technique the injection gets the lowest permeability. On the basis of result it is recommended to inject in accordance with the permeation grouting technique. Doing further research at real scale it is possible to gain a more detailed explanation of how and when vibrations can affect the permeability of the injection, and which combination of injection flow and injection pressure results in fracturing. To increase the understanding of the influence of vibrations it is advisable to create vibrations at multiple moments in the hardening period and to do multiple tests with different frequencies and amplitude.


Begrippenlijst Amplitude: De amplitude van een trilling wordt gedefinieerd als de grootste afwijking ten opzichte van de evenwichtsstand waartussen de trilling beweegt. Bodeminjectie: Nederlandse benaming voor ‘Permeation Grouting’, definitie is hetzelfde. Bouwkuip: Tijdelijke waterdichte (damwand)constructie waarbinnen ontgravingen plaatsvinden voor het realiseren van een bouwwerk. Conus: Het kegelvormige puntje van een sondeerapparaat die de weerstand van de ondergrond ondervindt. Conusweerstand: De weerstand die de conus tijdens sonderen ondervindt uitgedrukt in MPa. Cutter soil mixing: Het vermengen van grond met een cementsuspensie met grond verbeteren of grond keren als doel. Voorbeelden zijn dijkversterkingen of soilmix wand. Dambordmethode: Bepaalde volgorde van injecteren waarbij het injectiepatroon is opgedeeld in primaire en secundaire rijen. Eerst worden de primaire rijen geïnjecteerd en vervolgens de secundaire rijen. Binnen de primaire en secundaire rijen wordt bij injecteren steeds een punt overgeslagen om vervolgens, als de rij compleet is, de ontbrekenden te injecteren. Deze methode is ontwikkeld om een zo hecht mogelijke injectielaag te verkrijgen. Fracturing: Dit is een benaming voor het scheuren of wegdrukken van grond als gevolg van een hoge injectiedruk. Hierbij worden poriën dus niet meer gevuld, maar wordt de korrelstructuur aangetast. Als dit optreedt, is er geen sprake meer van permeation grouting. Frequentie: het aantal trillingen per tijdseenheid, meestal uitgedrukt in Hz. Er geldt dat één trilling per seconde gelijk is aan één Hz. H-bint: Staalprofiel waarbij in dwarsdoorsnede de H-vorm zichtbaar is. Het profiel is verkrijgbaar in verschillende afmetingen en staalkwaliteiten. Injectiedebiet: Het aantal liters injectievloeistof dat per tijdseenheid, meestal minuten, de grond in wordt gepompt. Het is dus een verplaatsing van de injectievloeistof per tijdseenheid. Injectiedruk: De druk die optreedt tijdens het injecteren van de injectievloeistof. Injectielans: Slang of buis waarin de injectievloeistof op diepte wordt gebracht. Jet grouten: Injectietechniek wat berust op het mengen van de grond met de injectievloeistof. Grout (soms een andere vloeistof) wordt onder hoge druk geïnjecteerd in de grond. Valt onder de stabiliserende injecties. k10-waarde: Geeft de waterdoorlatendheid aan, in m/s, van een grondmonster bij een watertemperatuur van 10 graden Celsius. Kiptijd: Tijdsduur dat een WGI nodig heeft om uit te harden. Voor deze term wordt ook wel uithardingstijd of gelleringstijd gebruikt.


Permeation grouting: Injectietechniek wat berust op het vullen van de poriën in de grond. Bij permeation grouting wordt ook wel over een afdichtende injectie gesproken. Porievolume: Het deel van een bepaald volume grondmonster wat uit holle ruimten (poriën) bestaat uitgedrukt in een percentage van het totale volume. Waterglas: Scheikundige benaming voor natriumsilicaat. Is goed oplosbaar in water. Waterglasinjectie (WGI): Techniek waarbij een mengsel van waterglas, harder en water wordt gemengd en geïnjecteerd in de grond om een waterremmende laag te creëren.


Inhoud Voorwoord .............................................................................................................................................. 3

Samenvatting ........................................................................................................................................... 4

Abstract ................................................................................................................................................... 5

Begrippenlijst ........................................................................................................................................... 6

Figuren- en tabellenlijst ......................................................................................................................... 11

1. Inleiding ......................................................................................................................................... 13

1.1. Aanleiding .............................................................................................................................. 13

1.2. Algemeen ............................................................................................................................... 13

1.3. Probleemanalyse ................................................................................................................... 14

1.4. Doel en vraagstelling ............................................................................................................. 15

1.5. Leeswijzer .............................................................................................................................. 15

2. Onderzoeksmethoden ................................................................................................................... 16

2.1. Beschrijving type onderzoek ................................................................................................. 16

2.2. Beschrijving onderzoeksmethoden ....................................................................................... 16

2.2.1. Deelvraag 1 .................................................................................................................... 16

2.2.2. Deelvraag 2 .................................................................................................................... 17

2.2.3. Deelvraag 3 .................................................................................................................... 17

2.2.4. Deelvraag 4 .................................................................................................................... 18

2.2.5. Deelvraag 5 .................................................................................................................... 20

2.2.6. Beschrijving doorlatendheidsproef ............................................................................... 21

2.3. Afbakening onderzoek........................................................................................................... 22

3. Theoriedeel waterglasinjectie ....................................................................................................... 23

3.1. Injectietechnieken ................................................................................................................. 23

3.1.1. Bodeminjectie................................................................................................................ 23

3.1.2. Jet grouten ..................................................................................................................... 23

3.1.3. Compenserend grouten ................................................................................................ 24

3.1.4. Samenvattend ............................................................................................................... 25

3.2. Waterglasinjectie ................................................................................................................... 25

3.2.1. Classificatie .................................................................................................................... 26

3.3. Aanbrengen injectiepunten ................................................................................................... 26

3.3.1. Injectiestramien ............................................................................................................. 27

3.3.2. Inboren .......................................................................................................................... 27

3.3.3. Intrillen .......................................................................................................................... 28

3.3.4. Nauwkeurigheid ............................................................................................................ 28


3.4. Werking waterglasinjectie ..................................................................................................... 29

3.4.1. Injectiedruk .................................................................................................................... 30

3.4.2. Omgevingstrillingen ....................................................................................................... 32

3.5. Waterglas als injectievloeistof .............................................................................................. 35

3.5.1. Functie ........................................................................................................................... 35

3.5.2. Eigenschappen ............................................................................................................... 35

4. Projectenoverzicht waterglasinjectie ............................................................................................ 37

4.1. Algemeen ............................................................................................................................... 37

4.2. Overzicht ............................................................................................................................... 37

4.3. Analyse projectgegevens ....................................................................................................... 38

4.4. Tussenconclusie ..................................................................................................................... 41

5. Praktijkdeel omgevingstrillingen ................................................................................................... 42

5.1. Algemeen ............................................................................................................................... 42

5.2. Resultaten nulmeting ............................................................................................................ 42

5.3. Waarnemingen beproevingen ............................................................................................... 43

5.4. Resultaten beproevingen ...................................................................................................... 44

5.5. Vergelijking resultaten beproevingen en tussenconclusie.................................................... 44

6. Praktijkdeel injectiedruk ................................................................................................................ 45

6.1. Algemeen ............................................................................................................................... 45

6.2. Resultaten 2 L/min ................................................................................................................ 46

6.2.1. Waarnemingen .............................................................................................................. 46

6.2.2. Doorlatendheid en Injectiedruk .................................................................................... 47

6.2.3. Analyse injectielaag ....................................................................................................... 48

6.3. Resultaten 5 L/min ................................................................................................................ 50

6.3.1. Waarnemingen .............................................................................................................. 50

6.3.2. Doorlatendheid en injectiedruk .................................................................................... 51


6.4. Resultaten 8 L/min ................................................................................................................ 52

6.4.1. Waarnemingen .............................................................................................................. 52

6.4.2. Doorlatendheid en injectiedruk .................................................................................... 53


6.5. Vergelijking resultaten beproevingen en tussenconclusie.................................................... 55

7. Conclusies en aanbevelingen ........................................................................................................ 58

7.1. Algemeen ............................................................................................................................... 58

7.2. Conclusies: beantwoording deelvragen ................................................................................ 58


7.3. Conclusies: beantwoording hoofdvraag ................................................................................ 60

7.4. Aanbevelingen ....................................................................................................................... 60

Referenties ............................................................................................................................................ 61

Bijlagen .................................................................................................................................................. 63


Figuren- en tabellenlijst Figuur 1: Visualisatie waterglasinjectie ................................................................................................. 13

Figuur 2: Hoogfrequent versus laagfrequent ........................................................................................ 19

Figuur 3: Proefopstelling doorlatendheidsproef ................................................................................... 21

Figuur 4: Injectietechnieken .................................................................................................................. 23

Figuur 5: K-waarden grondsoorten ....................................................................................................... 25

Figuur 6: Classificatie Grondverbeteringstechnieken ........................................................................... 26

Figuur 7: Voorbeeld injectiepuntje........................................................................................................ 27

Figuur 8: Voorbeeld inboren injectiepunt ............................................................................................. 27

Figuur 9: Voorbeeld intrillen injectiepunt ............................................................................................. 28

Figuur 10: Situatie voorbeeldberekening .............................................................................................. 29

Figuur 11: Injecteerbaarheidsdiagram ondergrenzen volgens (Van der Stoel, Waterremmende

bodeminjectie: Volwassen techniek met gebruiksaanwijzing, 2013) ................................................... 31

Figuur 12: Soorten golven volgens (Athanasopoulos, Pelekis, & Anagnostopoulos, 2000) .................. 33

Figuur 13: Schematische weergave voortplantingsrichting volgens (Woods, 1997) ............................ 34

Figuur 14: Overzicht projecten in Nederland ........................................................................................ 37

Figuur 15: Analyse aantal projecten per jaar ........................................................................................ 39

Figuur 16: Analyse classificatie .............................................................................................................. 39

Figuur 17: Analyse gebruikt raster patroon .......................................................................................... 40

Figuur 18: proefopstelling nulmeting .................................................................................................... 42

Figuur 19: Getrild tijdens injectie .......................................................................................................... 43

Figuur 20: Getrild tijdens kippen ........................................................................................................... 43

Figuur 21: Getrild na uitharden ............................................................................................................. 43

Figuur 22: Proefopstelling doorlatendheidsmetingen trilproef ............................................................ 44

Figuur 23: Injectielaag beproeving 1 ..................................................................................................... 46



Figuur 26: Hoogtetekening injectielaag beproeving 2 .......................................................................... 49


Figuur 28: Tijdsinterval tussen naastgelegen elementen...................................................................... 50






Figuur 34: Zandpakket beproeving 5 ..................................................................................................... 53

Figuur 35: Doorsnede injectielaag beproeving 5 .................................................................................. 53


Figuur 37: Vergelijking hoogtes injectielagen ....................................................................................... 56

Figuur 38: Invloedsgebied a.d.h.v. k-waarden zand .............................................................................. 57

Tabel 1: Aantal beproevingen omgevingstrillingen ............................................................................... 18

Tabel 2: Aantal beproevingen injectiedruk ........................................................................................... 20

Tabel 3: Overzicht Injectietechnieken ................................................................................................... 25

Tabel 4: Overzicht basis stramienen ..................................................................................................... 27

Tabel 5: Voorbeeld evenwichtsberekening ........................................................................................... 29

file:///C:/Users/Robin/Dropbox/Afstudeer%20onderzoek/Afstuderen/Afstudeerrapport/Hoofdrapport/Rapport%20versie%20xx-xx-2017.docx%23_Toc483999246file:///C:/Users/Robin/Dropbox/Afstudeer%20onderzoek/Afstuderen/Afstudeerrapport/Hoofdrapport/Rapport%20versie%20xx-xx-2017.docx%23_Toc483999247file:///C:/Users/Robin/Dropbox/Afstudeer%20onderzoek/Afstuderen/Afstudeerrapport/Hoofdrapport/Rapport%20versie%20xx-xx-2017.docx%23_Toc483999252file:///C:/Users/Robin/Dropbox/Afstudeer%20onderzoek/Afstuderen/Afstudeerrapport/Hoofdrapport/Rapport%20versie%20xx-xx-2017.docx%23_Toc483999253file:///C:/Users/Robin/Dropbox/Afstudeer%20onderzoek/Afstuderen/Afstudeerrapport/Hoofdrapport/Rapport%20versie%20xx-xx-2017.docx%23_Toc483999254file:///C:/Users/Robin/Dropbox/Afstudeer%20onderzoek/Afstuderen/Afstudeerrapport/Hoofdrapport/Rapport%20versie%20xx-xx-2017.docx%23_Toc483999259file:///C:/Users/Robin/Dropbox/Afstudeer%20onderzoek/Afstuderen/Afstudeerrapport/Hoofdrapport/Rapport%20versie%20xx-xx-2017.docx%23_Toc483999260file:///C:/Users/Robin/Dropbox/Afstudeer%20onderzoek/Afstuderen/Afstudeerrapport/Hoofdrapport/Rapport%20versie%20xx-xx-2017.docx%23_Toc483999261file:///C:/Users/Robin/Dropbox/Afstudeer%20onderzoek/Afstuderen/Afstudeerrapport/Hoofdrapport/Rapport%20versie%20xx-xx-2017.docx%23_Toc483999267file:///C:/Users/Robin/Dropbox/Afstudeer%20onderzoek/Afstuderen/Afstudeerrapport/Hoofdrapport/Rapport%20versie%20xx-xx-2017.docx%23_Toc483999268file:///C:/Users/Robin/Dropbox/Afstudeer%20onderzoek/Afstuderen/Afstudeerrapport/Hoofdrapport/Rapport%20versie%20xx-xx-2017.docx%23_Toc483999269file:///C:/Users/Robin/Dropbox/Afstudeer%20onderzoek/Afstuderen/Afstudeerrapport/Hoofdrapport/Rapport%20versie%20xx-xx-2017.docx%23_Toc483999273file:///C:/Users/Robin/Dropbox/Afstudeer%20onderzoek/Afstuderen/Afstudeerrapport/Hoofdrapport/Rapport%20versie%20xx-xx-2017.docx%23_Toc483999274


Tabel 6: Voorbeeldberekening limietwaarde volgens Regel 1 .............................................................. 30

Tabel 7: Plaatsnamen projecten in Nederland ...................................................................................... 38

Tabel 8: Analyse werkvolgorde en classificatie ..................................................................................... 40

Tabel 9: Overzicht beproevingen omgevingstrillingen .......................................................................... 42

Tabel 10: Doorlatendheid nulmeting .................................................................................................... 43

Tabel 11: Doorlatendheid beproevingen .............................................................................................. 44

Tabel 12: Overzicht beproevingen injectiedruk .................................................................................... 45

Tabel 13: Doorlatendheid beproeving 1 t/m 3 ...................................................................................... 47

Tabel 14: Betekenis doorlatendheid beproeving 1 t/m 3 voor praktijk ................................................ 47

Tabel 15: Injectiedruk beproeving 1 t/m 3 ............................................................................................ 48

Tabel 16: Doorlatendheid beproeving 4 ............................................................................................... 51

Tabel 17: Betekenis doorlatendheid beproeving 4 voor praktijk .......................................................... 51

Tabel 18: Injectiedruk beproeving 4 ...................................................................................................... 51

Tabel 19: Doorlatendheid beproeving 5 ............................................................................................... 53

Tabel 20: betekenis doorlatendheid beproeving 5 voor praktijk .......................................................... 54

Tabel 21: injectiedruk beproeving 5 ...................................................................................................... 54

Tabel 22: Overzicht resultaten relevante beproevingen ....................................................................... 55


1. Inleiding

1.1. Aanleiding Waterglas is een zeer divers product wat vele mogelijkheden kent in verschillende toepassingen. Zo is het toepasbaar om kelderwanden waterdicht te maken, of kan het dienen als ondersteuning voor een pand waarnaast gegraven wordt. Naast vele industriële toepassingen wordt het in de civiele techniek gebruikt in de soft-gel variant om bouwputbodems waterremmend te maken. Tijdens Edwards stage gedurende zijn MBO opleiding is hij op meerdere projecten het product waterglas tegengekomen. Op deze projecten is een waterglasinjectie (hierna te noemen WGI) gebruikt om de bouwputbodem waterremmend te maken. Echter is dit niet altijd gegaan zoals vooraf werd gedacht. Het waterglas bleek uiteindelijk niet de gewenste waterremmende werking te hebben waardoor de afdichting van de bouwputbodem onvoldoende was. Deze ervaring heeft er mede toe geleid dat het waterglas onze interesse heeft gewekt en dat daarom een aantal artikelen zijn gelezen om meer informatie te verkrijgen over het onderwerp (Tissink, 2013; Van der Stoel, Waterremmende bodeminjectie: Volwassen techniek met gebruiksaanwijzing, 2013). Tijdens het doorlezen van deze artikelen is gebleken dat het gebruik van WGI met de bijbehorende faalmechanismen een actueel onderwerp is waar ook veel over geschreven is. Deze actualiteit en het feit dat het onderwerp ook behoorlijk speelt binnen de civiele techniek heeft ertoe geleid dat de interesse in WGI werd vergroot en dat uiteindelijk ook besloten is om voor het afstudeeronderzoek WGI als onderwerp te kiezen.

1.2. Algemeen

Figuur 1: Visualisatie waterglasinjectie

Door middel van een WGI wordt een waterremmende laag gecreëerd op een bepaalde diepte t.o.v. het ontgravingsniveau zoals te zien is in Figuur 1. Hierbij is een evenwichtsprincipe van toepassing. Het evenwichtsprincipe van de bouwkuip is gebaseerd op de wet van Archimedes. Deze stelt dat ‘het gewichtsverlies bij onderdompeling in water gelijk is aan het gewicht van een gelijk volume water’ (Kay, 2008). Dit betekent met een bodeminjectie dat de neerwaartse kracht in de bouwput op de onderkant van de bodeminjectielaag groter moet zijn dan de kracht uitgeoefend door de grondwaterkolom welke zich naast de bouwkuip bevindt. Als deze in evenwicht is zal de situatie stabiel zijn en zal de bodeminjectielaag niet opbarsten.


1.3. Probleemanalyse Een WGI wordt binnen Nederland op een tal van projecten toegepast om bouwputbodems waterremmend te maken. Deze techniek geldt voornamelijk als een alternatief voor de onderwaterbetonvloer. Vanwege de bouwtijd en of het grondwater onttrekking bezwaar wordt steeds vaker gekozen voor een WGI dan voor een onderwaterbetonvloer als waterremmende laag in bouwkuipen. Het gebruik van een WGI verkort de bouwtijd aanzienlijk als het vergeleken wordt met de onderwaterbetonvloer. Echter kent de toepassing van een WGI ook meerdere kritische punten. In de praktijk kan het bijvoorbeeld voorkomen dat het waterglas de bodem van de bouwkuip niet voldoende afdicht, waardoor de bouwkuip niet waterremmend genoeg is om in den droge te kunnen ontgraven. De oorzaak hiervan is niet direct toe te schrijven aan een bepaalde keuze die gemaakt is, maar ligt veel dieper. Volgens experts is de oorzaak vaak niet bekend en is het lastig om een oorzaak aan te wijzen. Daarnaast zijn er meerdere mogelijke oorzaken op te noemen waardoor het lastig te definiëren is waarom een WGI niet voldoende waterremmend is. Een aantal factoren die als mogelijke oorzaak gezien worden zijn:

Omgevingstrillingen;

Injectiedruk;

Injectievolgorde;

Injectiemethode;

Grondwaterstroming;

Mengverhouding injectievloeistof;

Injecteerbaarheid grondpakket;

Diepte injectielaag. De oorzaak omgevingstrillingen is naar voren gekomen omdat het injecteerbedrijf in de praktijk heeft meegemaakt dat injectievloeistof langs de injectielansen weer omhoog kwam als gevolg van het intrillen van damwanden in de naastgelegen bouwkuip. De hieruit volgende vraag is of de trillingen ten gevolge van het intrillen van de damwanden in de naastgelegen bouwkuip effect hebben op het uithardingsproces en doorlatendheid van een WGI. Ook de mogelijke oorzaak injectiedruk is naar voren gekomen uit de expertise van het injecteerbedrijf. De vraag die heerst, is of het kan om de injectiedruk te verhogen zonder dat fracturing optreedt. Naast de expertise van het injecteerbedrijf zijn de overige mogelijke oorzaken naar voren gekomen aan de hand van de gelezen literatuur. In het onderzoek wordt de focus gelegd op de door het injecteerbedrijf aangedragen factoren omgevingstrillingen en injectiedruk. Aangezien het dus lastig is om de oorzaak van het falen van een WGI te achterhalen is het voor de injecteerbedrijven bijna onmogelijk om de werkwijze aan te passen zodat hetzelfde probleem niet nogmaals optreedt. Om de kans te vergroten de juiste oorzaak van het falen aan te wijzen zijn inzichten in de oorzaken wenselijk.


1.4. Doel en vraagstelling Het onderzoek richt zich op de werking van een WGI, de soft-gel variant, waarbij gekeken wordt naar een tweetal factoren die hierop van invloed kunnen zijn. Het doel van het onderzoek is om aan de hand van de factoren omgevingstrillingen en injectiedruk te definiëren waarom een WGI soms niet het gewenste resultaat geeft met betrekking tot de waterremmende werking in bouwputbodems. Hierbij geeft het onderzoek verruimende inzichten in de werking van een WGI. Aan de hand van de genoemde doelstelling is de volgende hoofdvraag geformuleerd: In hoeverre kunnen omgevingstrillingen en injectiedruk de doorlatendheid van een waterglasinjectie in bouwputbodems beïnvloeden en is er een mogelijkheid deze beïnvloedingen te beperken? Vanwege de grootte en complexiteit van de hoofdvraag is voor de beantwoording van deze hoofdvraag een aantal deelvragen opgesteld die bijdragen aan een volledige beantwoording van de hoofdvraag. De deelvragen zijn als volgt geformuleerd:

1. Wat is een waterglasinjectie en welke injectiemethoden zijn er voor het aanbrengen van de injectiepunten en de injectievloeistof?

2. Hoe wordt de werking van een waterglasinjectie gedefinieerd en welke doorlatendheid hoort hierbij?

3. Wat is het resultaat van een waterglasinjectie bij verschillende uitgevoerde projecten en welke verbanden kunnen worden gelegd tussen de projecten met betrekking tot de omgevingstrillingen en injectiedruk? Zijn er nog andere verbanden te vinden?

4. Hoe gedraagt een waterglasinjectie zich onder invloed van omgevingstrillingen en wat is het effect hiervan op de doorlatendheid?

5. Hoe beïnvloedt de injectiedruk de doorlatendheid van een waterglasinjectie?

1.5. Leeswijzer Het rapport beschrijft hoe het onderzoek wordt uitgevoerd en welke resultaten het onderzoek heeft opgeleverd. In hoofdstuk twee is het onderzoeksplan toegevoegd. Hierin staat uitgelegd wat is onderzocht en hoe het onderzoek is uitgevoerd. Hoofdstuk drie richt zich op de theorie. Hierin wordt de stof behandeld wat nodig is om de eerste twee deelvragen te kunnen beantwoorden. In hoofdstuk vier is het projectenoverzicht weergegeven welke informatie geeft voor de beantwoording van deelvraag drie. In hoofdstuk vijf en zes wordt stilgestaan bij het praktijkdeel van het onderzoek. Hierin worden de resultaten van de beproevingen behandeld. Hoofdstuk vijf richt zich op de beproevingen ten behoeve van deelvraag vier en hoofdstuk zes richt zich op de beproevingen ten behoeve van deelvraag vijf. In het laatste hoofdstuk, hoofdstuk zeven, wordt de hoofdvraag beantwoord. Daarnaast worden aanbevelingen voor een eventueel vervolgonderzoek geformuleerd.


2. Onderzoeksmethoden

2.1. Beschrijving type onderzoek In dit onderzoek wordt de beïnvloeding van een tweetal factoren op de werking van een WGI bekeken en vergeleken. Dit gebeurd door middel van theorie en een aantal beproevingen. Vanwege het feit dat het grootste deel van het onderzoek te maken heeft met de beïnvloeding op de werking van een WGI is verklarend onderzoek het meest van toepassing. Dit onderzoek wordt getypeerd als een verklarend onderzoek omdat aan de hand van een tweetal factoren wordt verklaart waarom een WGI soms kan falen.

2.2. Beschrijving onderzoeksmethoden

2.2.1. Deelvraag 1 “Wat is een waterglasinjectie en welke injectiemethoden zijn er voor het aanbrengen van de injectiepunten en de injectievloeistof?” Deelvraag één wordt beschouwd als een theoretische deelvraag waarbij kwalitatieve onderzoeksmethoden van belang zijn voor de beantwoording ervan. Deze deelvraag is op te delen in vier delen, namelijk, de definitie van een WGI, de injectiemethoden, het aanbrengen van de injectiepunten en als laatste het aanbrengen van de injectievloeistof. Deze deelvraag kan het beste beantwoord worden door middel van een literatuurstudie. De literatuurstudie is bij deze vraag beter toepasbaar dan een casestudie omdat er meerdere termen onderzocht dienen te worden. Het literatuurdeel voor deze deelvraag bestaat dus uit meerdere hoofdstukken. De literatuur die benodigd is voor het beantwoorden van de deelvraag wordt gevonden in (digitale) databanken, bibliotheken en relevante technische vakbladen. Om specifieke informatie te verkrijgen zijn scherpe zoektermen belangrijk. Om de definitie van een WGI te kunnen formuleren wordt gezocht op de termen ‘waterglas’ en ‘bodeminjecties’. Ook de termen ‘wat is een WGI’ of het Engelse ‘sodium sillicate’ worden gebruikt als zoekterm. Voor de definitie van het andere deel van de deelvraag wordt gezocht op termen als ‘permeation grouting’, ‘doorlatend grouten’, ‘bodeminjectie’, ‘jet grouten’ en ‘compenserend grouten’. Naast deze zoektermen kunnen bronnen die gebruikt zijn tijdens het literatuuronderzoek ook gebruikt worden voor de beantwoording van deze deelvraag. Belangrijke bronnen voor de beantwoording van deze deelvraag zijn: (Admiraal, Symposium lekmanagement, 2004; Van der Stoel, Waterremmende bodeminjectie: Volwassen techniek met gebruiksaanwijzing, 2013; Moura, Pereboom, & Van der Zon, Grondverbeteringstechnieken door middel van injectie, 1998). Deze deelvraag heeft als doel om de kennis over waterglas te vergroten. Dit wordt later gebruikt bij het beantwoorden van de overige deelvragen. Daarnaast is de kennis noodzakelijk om het onderzoek goed te kunnen uitvoeren.


2.2.2. Deelvraag 2 “Hoe wordt de werking van een waterglasinjectie gedefinieerd en welke doorlatendheid hoort hierbij?” Deelvraag twee wordt beschouwd als een theoretische deelvraag en daarom is bij de beantwoording van deze deelvraag kwalitatieve onderzoeksmethoden van belang. Deze deelvraag wordt beantwoord door middel van een casestudie aangezien het een diepgaand onderzoek is naar één specifiek element, namelijk de werking van een WGI. Het antwoord op deze deelvraag draagt bij aan het theoretisch deel van het onderzoek. De definitie van de werking is nodig om te kunnen bepalen welke doorlatendheid erbij hoort. De literatuur die benodigd is, wordt op dezelfde wijze gevonden met de zoektermen zoals beschreven is bij deelvraag één. In het onderzoek is het antwoord op deze deelvraag van belang om te kunnen begrijpen wat verstaan wordt onder de werking van een WGI en welke doorlatendheid hierbij hoort. Daarnaast worden een tweetal factoren beproeft op de werking, namelijk omgevingstrillingen en injectiedruk. Voor de beproevingen is het noodzakelijk een goede definitie te hebben van de werking van een WGI omdat er anders geen goed onderbouwde antwoorden uit de beproevingen kunnen komen.

2.2.3. Deelvraag 3 ‘’Wat is het resultaat van een waterglasinjectie bij verschillende uitgevoerde projecten en welke verbanden kunnen worden gelegd tussen de projecten met betrekking tot de omgevingstrillingen en injectiedruk? Zijn er nog andere verbanden te vinden?’’ Deelvraag drie wordt beschouwd als een theoretische deelvraag waarbij dus kwalitatieve onderzoeksmethoden van belang zijn. Voor de beantwoording van deze deelvraag wordt gesproken met verschillende injecteerbedrijven om zo informatie te krijgen over verschillende projecten. Deze gesprekken worden gehouden omdat hiermee meer informatie kan worden verkregen dan met een literatuuronderzoek, aangezien het mogelijk is dat niet alle bedrijven de gegevens rondom de uitgevoerde projecten met WGI openbaar maken. Het houden van de gesprekken met injecteerbedrijven heeft als doel om door middel van het verzamelen van gegevens van projecten waar WGI is toegepast verbanden te kunnen leggen tussen de projecten om zo inzicht te kunnen krijgen waarom bij een bepaald project de WGI heeft gefaald en bij andere projecten juist niet. Om ervoor te zorgen dat de te leggen verbanden bijdragen aan de beantwoording van de hoofdvraag wordt er vooral gekeken naar de omgevingstrillingen en injectiedruk. Daarnaast wordt ook naar andere verbanden gezocht die ook te maken kunnen hebben met andere parameters dan omgevingstrillingen en injectiedruk. De sheet met gegevens die verkregen willen worden, is bijgevoegd als bijlage A. Het antwoord op deze deelvraag komt tot stand door aan de hand van de verzamelde gegevens van de gesprekken verbanden te leggen en conclusies te trekken. Deze conclusies worden gebaseerd door middel van het maken van verschillende draaitabellen aan de hand van de verkregen gegevens van de verschillende projecten. De conclusies worden meegenomen in de conclusies van het gehele onderzoek. Eventuele belangrijke uitkomsten uit het overzicht die niet in onze vraagstelling past, zullen worden aangedragen als punten voor een eventueel vervolgonderzoek.


2.2.4. Deelvraag 4 “Hoe gedraagt een waterglasinjectie zich onder invloed van omgevingstrillingen en wat is het effect hiervan op de doorlatendheid?” Deelvraag vier wordt beschouwd als een praktijkgerichte deelvraag waarbij kwantitatieve onderzoeksmethoden van belang zijn. Deze deelvraag vormt een beproeving van één van de bij deelvraag twee behandelde factoren, namelijk de omgevingstrillingen. Binnen de omgevingstrillingen zijn drie soorten te onderscheiden: industriële machine trillingen, weg- en spoorverkeer trillingen en constructie gerelateerde trillingen (Athanasopoulos & Pelekis, 2000). Bij deze beproeving zijn de constructie gerelateerde trillingen van toepassing. Deze deelvraag wordt beantwoord door middel van beproevingen wat onder de methode technische metingen valt. De beproevingen zijn noodzakelijk om een goed onderbouwd antwoord te kunnen geven op deze deelvraag. De deelvraag is onvoldoende te beantwoorden door middel van een literatuuronderzoek of een casestudie omdat er niet genoeg informatie van beschikbaar is. Dit is de voornaamste reden dat voor deze deelvraag kwantitatieve onderzoeksmethoden relevant zijn en niet de kwalitatieve onderzoeksmethoden. Bij de beproeving wordt gekeken naar de trilling bestendigheid van het waterglas. Hierbij is het van belang dat er eenzelfde grondmonster wordt beproeft als ook geïnjecteerd word in bouwputbodems. De definitie van het te gebruiken grondmonster is vermeld in de afbakening. Om ervoor te zorgen dat de omgevingstrillingen aan de werkvolgorde gekoppeld kan worden, wordt de trilling van een heistelling nagebootst die een damwand intrilt (Tawfiq & Abichou, 2003; Woods, 1997). Door te kijken of het waterglas de trilling van een heistelling kan weerstaan of juist niet, wordt bepaald of er na het injecteren nog omgevingstrillingen toegestaan kunnen worden zonder dat de injectielaag bezwijkt. De beproeving wordt uitgevoerd op een trilbank waarbij het grondmonster in een jerrycan zit. Belangrijk om te weten is dat het grondwater onder de injectielaag dient te zitten. De proefopstelling is bijgevoegd in bijlage B. Deze beproeving wordt meerdere keren uitgevoerd waarbij het moment van trillen en de frequentie wordt gevarieerd. Op deze manier wordt onderzocht hoe waterglas zich gedraagt bij trillingen in een verschillend stadium en of trillingen in het ene stadium schadelijker zijn dan trillingen in een ander stadium. Bij de eerste beproeving wordt eerst geïnjecteerd waarna het monster na het uithardingsproces aan trillingen wordt blootgesteld. Bij de tweede beproeving wordt het monster tijdens het injecteren blootgesteld aan trillingen en bij de derde beproeving wordt het monster tijdens het uitharden, dus binnen de kiptijd blootgesteld aan trillingen. Daarna worden de drie beproevingen nogmaals uitgevoerd maar dan met een andere frequentie. Vervolgens worden de zes beproefde monsters na 72 uur uitharden op de doorlatendheid getest middels de doorlatendheidsproef volgens de NEN. (NEN-EN-5123, 2002). Deze doorlatendheidsproef is beschreven in paragraaf 2.2.6. Daarnaast wordt ook een nulmeting uitgevoerd. Voor uitvoering nulmeting zie bijlage B. Door de uitkomsten van de doorlatendheidsproeven, de k10-waardes, te vergelijken kunnen conclusies getrokken worden. Hierbij is het vooral interessant in hoeverre de k10-waardes verschillen van de k10-waarde van de nulmeting. Voor een overzicht van de trilproeven zie Tabel 1. Hierin is de nulmeting niet opgenomen.

Beproevingstabel omgevingstrillingen

Frequentie van trillen Laagfrequent, 25Hz Hoogfrequent, 40Hz

Tijdens aanbrengen Ja Ja

Tijdens kiptijd Ja Ja

Na uitharden Ja Ja

Totaal per onderdeel 3 3

Totaal aantal beproevingen omgevingstrillingen 6 Tabel 1: Aantal beproevingen omgevingstrillingen


De te beproeven omgevingstrillingen betreffen de trillingen welke buiten de bouwkuip door het damwand intrillen veroorzaakt wordt. Trillingen op de bouwplaats worden onderverdeeld in drie groepen, deze zijn gerelateerd aan de frequentie van de trilblokken. Trillingen die ontstaan door het heien van damwanden worden in dit onderzoek buiten beschouwing gelaten aangezien dit een techniek betreft die nauwelijks toegepast wordt. De drie groepen waarin de frequentie wordt ingedeeld zijn: laagfrequent, hoogfrequent en trilblokken met een variabel excentrisch moment (Azzouzi, 2003; Cur 166, 2008). In het onderzoek worden laag- en hoogfrequent gebruikt (zie Tabel 1 en Figuur 2). De tijdsduur dat trillingen plaatsvinden op een dag is gerelateerd aan de werkelijke triltijd en de handelingstijd welke 40/60 bedraagt. Dit betekent dat er 3,2 uur per dag getrild wordt als er een dagproductie damwand intrillen wordt gedraaid (Cur 166, 2008). Tijdens de beproeving wordt dan ook getrild met een tijdsduur van 3 uur en 12 minuten. Bij deze beproeving wordt het waterglas niet geïnjecteerd, maar gemengd met het zand. Op deze manier wordt de eventuele onnauwkeurigheid die kan ontstaan tijdens het injecteerproces ontweken zodat voor de factor omgevingstrillingen een zo representatief mogelijk antwoord wordt verkregen. Op deze manier wordt goed vastgesteld wat de trillingen voor invloed uitoefenen op een WGI. In het onderzoek is het antwoord op deze deelvraag relevant omdat twee factoren worden onderzocht. Aangezien de omgevingstrillingen een verband heeft met de werkvolgorde worden twee factoren tegelijk onderzocht welke mogelijk bepalend zijn voor de werkwijze om een WGI aan te brengen. De uitkomst van de beproeving geeft uiteindelijk een k10-waarde waarmee bepaald wordt of de waterremmendheid voldoet aan de werking. Omdat het doel van het onderzoek deels gericht is op het vinden van een betrouwbare werkwijze of techniek om een WGI aan te brengen is het antwoord van deze deelvraag zeer relevant voor de complete beantwoording van de hoofdvraag. Ook draagt het antwoord van deze deelvraag bij aan de vraag of de beproefde factoren van invloed zijn op de doorlatendheid van een WGI.

Figuur 2: Hoogfrequent versus laagfrequent


2.2.5. Deelvraag 5 “Hoe beïnvloedt de injectiedruk de doorlatendheid van een waterglasinjectie’’ Deelvraag vijf wordt beschouwd als een praktijkgerichte deelvraag waarbij kwantitatieve onderzoeksmethoden van belang zijn. Deze deelvraag vormt net als deelvraag vier een beproeving waarbij enkele bij deelvraag twee behandelde factoren zijn meegenomen. Omdat ook hier de deelvraag beantwoordt gaat worden door middel van beproevingen, is de onderzoeksmethoden technische metingen van toepassing. Bij deze deelvraag is het niet relevant om het antwoord te baseren op alleen bestaande literatuur omdat hier dan de deelvraag niet volledig te beantwoorden is. Bij de beproevingen wordt gekeken wat de invloed is van de injectiedruk op de doorlatendheid van een WGI zoals is gedefinieerd bij deelvraag twee. Er worden meerdere injectiedrukken beproeft waardoor dus ook meerdere beproevingen worden uitgevoerd. Bij de beproevingen wordt geïnjecteerd met verschillende debieten. Hierbij geldt dat bij een toenemend debiet ook de injectiedruk toeneemt. Dit is te verklaren volgens de volgende formule: 𝑞 = 𝑣 ∗ 𝐴 Bij het injecteren blijft het doorstroomd oppervlak (A) gelijk. Dit betekent dus dat bij toenemend debiet (q) ook de stroomsnelheid (v) groter wordt. Aangezien een grotere stroomsnelheid een groter debiet betekent, geeft een hoger debiet dus ook een hogere injectiedruk. In Tabel 2 zijn de debieten met de bijbehorende injectiedrukken weergegeven die beproeft gaan worden. De debieten zijn gekozen door te bepalen welke debieten als normaal worden gezien bij het injecteren van een WGI. Door debieten te beproeven die als normaal worden gezien en een aantal hogere debieten te beproeven kan worden bepaald wat een groter debiet, en dus ook een hogere injectiedruk met de grond en uiteindelijk met de werking van een WGI doet. Een debiet van 4 tot 10 L/min wordt bij permeation grouting als normaal gezien (Van der Stoel A. , 2001). Wel moet worden vermeld dat de injectiepomp die gebruikt wordt de injectievloeistof aan de hand van pulsen de grond in drukt. Hierdoor ontstaat een fluctuatie in je injectiedruk. Bij elk debiet zal daarom de hoogste druk, dus het gemiddelde van de pieken, uiteindelijk tijdens de beproeving in de tabel worden genoemd. Het injecteren gebeurd in eenzelfde grondmonster als gebruikt bij deelvraag vier. De beschrijving van het grondmonster is vermeld in de afbakening. Nadat het grondmonster geïnjecteerd is, wordt van elk monster de doorlatendheid bepaald door middel van een doorlatendheidsproef. De doorlatendheidsproef vindt plaats als het uithardingsproces van 72 uur voltooid is. Aan de hand van deze uitkomst, de k10-waarde, worden de conclusies getrokken door de waardes te vergelijken met de theoretische doorlatendheid. De beschrijving van de doorlatendheidsproef is te vinden in paragraaf 2.2.6. De proefopstelling is bijgevoegd in bijlage C.

Beproevingstabel injectiedrukken

proefnummer Ingesteld debiet (l/min) Bijbehorende injectiedruk (bar)

1 2 n.t.b.

2 5 n.t.b.

3 9 n.t.b.

4 11 n.t.b.

5 15 n.t.b.

Totaal aantal beproevingen 5 Tabel 2: Aantal beproevingen injectiedruk


Om de betrouwbaarheid van het resultaat van deze proef te vergoten wordt tijdens het beproeven gebruikt gemaakt van een deels doorzichtige bak zodat foto’s gemaakt kunnen worden. Hierdoor kan waargenomen worden wat de grond doet tijdens het injecteren waardoor de betrouwbaarheid van het resultaat en conclusies van deze deelvraag wordt vergroot. In het onderzoek is het antwoord op deze deelvraag relevant omdat een factor wordt beproeft die bepalend kan zijn voor de methodiek om een WGI aan te brengen. Aangezien het doel en de hoofdvraag gericht zijn op het achterhalen waarom een WGI niet altijd het gewenste effect geeft met betrekking tot de waterremmendheid is het van belang om te weten of de injectiedruk van invloed kan zijn op de doorlatendheid van een WGI. De uitkomst van deze beproeving geeft uiteindelijk een k10-waarde aan waarmee geconcludeerd wordt of de injectiedruk invloed uitoefent op de waterremmendheid (of waterdoorlatendheid) van een WGI. De vijf k10-waardes worden dus met elkaar vergeleken.

2.2.6. Beschrijving doorlatendheidsproef Figuur 3 geeft de proefopstelling weer om de k10-waarde van de te beproeven monsters te bepalen. Deze doorlatendheidsproef wordt uitgevoerd voor alle bij deelvraag vier en vijf beproefde monsters. De k10-waarde, die de doorlatendheid van het monster aangeeft is bepalend voor de conclusie van deelvraag vier en vijf. De k10-waarde wordt volgens (NEN-EN-5123, 2002) berekend met formule:

𝑘10 =𝑞

𝑖∗𝐴∗ 𝑓𝑡

Hierin betekenen de parameters het volgende: k10 : de waterdoorlatendheidscoëfficiënt bij een temperatuur van 10 °C, in m/s; q : het debiet in m³/s; ft : de temperatuurcorrectiefactor volgens NEN-en 5123, par. 9.3.1. tabel 1; i : het verhang ΔH/L in m; A : de doorsnede van het proefmonster loodrecht op de stromingsrichting in m².

Figuur 3: Proefopstelling doorlatendheidsproef


2.3. Afbakening onderzoek Tijdens het onderzoek wordt aan de hand van bepaalde factoren onderzocht waarom een WGI niet altijd het gewenste resultaat geeft met betrekking tot de waterremmende werking in bouwputbodems. Vanwege de beschikbare tijd voor het onderzoek en de hoeveelheid factoren die de werking van een WGI kunnen beïnvloeden wordt een selectief gekozen groep factoren onderzocht. Overige factoren die genoemd zijn in de probleemanalyse worden verder in het onderzoek niet nader behandeld. De factoren die worden behandeld in het onderzoek zijn:

Omgevingstrillingen;

Injectiedruk. Het tweetal factoren wordt in het praktijkdeel van het onderzoek behandeld. Door middel van beproevingen worden de omgevingstrillingen en injectiedruk onderzocht. In deze beproevingen worden een aantal parameters constant gehouden. De zijn hieronder beschreven.

Er wordt voor het injecteren een injecteerbaar zand gebruikt. Dit dient een standaard zand te zijn zodat bij elke beproeving zeker is dat dezelfde grondopbouw wordt gebruikt. hiertoe is besloten omdat altijd grondonderzoek plaatsvindt voordat er geïnjecteerd wordt. Er wordt alleen geïnjecteerd als een grondpakket een voldoende poriegehalte heeft. Daarom zal de parameter grondopbouw in dit onderzoek niet bepalend zijn. Het streven is om een zandpakket te kiezen met 35% poriegehalte.

Er wordt bij alle beproevingen dezelfde mengverhouding WGI toegepast voor het mengsel, namelijk: 84% water, 13,5% waterglas en 2,5% harder.

Bij alle beproevingen is er sprake van statisch grondwater. Dit wil zeggen dat er geen grondwaterstroming wordt nagebootst. Eventuele invloeden van grondwaterstroming op deze proef worden buiten beschouwing gelaten.

Bij alle beproevingen wordt een uithardingstijd gehanteerd van 72 uur. Dit betekent dat na 72 uur begonnen mag worden met de doorlatendheidsproef.

Er wordt een nulmeting uitgevoerd die gebruikt wordt bij de beantwoording van deelvraag vier en vijf. Bij de nulmeting wordt de doorlatendheid bepaald zonder invloed van omgevingstrillingen en injectiedruk. Door deze doorlatendheid, de k10-waarde, te vergelijken met de k10-waarden van de proefstukken uit deelvraag vier en vijf kunnen betrouwbare conclusies getrokken worden.

In een eventueel vervolgonderzoek kunnen andere factoren worden onderzocht en beproeft om zo een compleet overzicht te krijgen van alle factoren die de werking en doorlatendheid van een WGI kunnen beïnvloeden.


3. Theoriedeel waterglasinjectie

3.1. Injectietechnieken Binnen de injectietechnieken worden verschillende technieken onderscheden welke zijn weergegeven in Figuur 4. De technieken zijn: bodeminjectie (a), jet grouten (b) en compenserend grouten, waarbij compenserend grouten wordt onderverdeeld in fracturing (ci) en compaction grouting (cii) (Van der Stoel, Grouten bij funderingen, 2006). In deze paragraaf wordt duidelijk onder welke techniek WGI’s vallen. In paragraaf 3.2 wordt dieper op de WGI’s ingegaan.

Figuur 4: Injectietechnieken

3.1.1. Bodeminjectie Bodeminjectie, ook wel permeation grouting genoemd, wordt in Nederland gezien als ‘doorlatend grouten’. Het doorlatend grouten berust op het vullen van de poriën in een grondlichaam door middel van een injectievloeistof waarbij het korrelskelet van het grondlichaam volledig intact wordt gehouden. Vanwege de essentie van deze techniek kan permeation grouting makkelijker toegepast worden bij grondlichamen met een vrij grove korrelstructuur. De bepaling hiervan komt tot stand aan de hand van het korrelverdelingsdiagram. Bij een fijne korrelstructuur wordt het toepassen van deze techniek lastiger. Permeation grouting is voor het eerst toegepast met injectievloeistoffen op basis van cement. Later is een accentverschuiving opgetreden naar klei- en bentonietsuspensies en later ook naar chemische vloeistoffen. De reden van deze verschuiving berust op het feit dat het injecteren van cementsuspensies (grout) en klei- en bentonietsuspensies veel moeizamer ging ten opzichte van de chemische injectievloeistoffen in fijnere korrelstructuren. Cementdeeltjes zijn relatief groot ten opzichte van de chemische deeltjes waardoor dus grotere poriën nodig zijn en dus ook een grovere korrelstructuur om makkelijk te kunnen injecteren. Om deze techniek in zoveel mogelijk verschillende grondlichamen te gebruiken wordt vaak een chemische injectievloeistof, bijvoorbeeld waterglas gebruik (Van der Stoel, 2006; Kolymbas, 2005). De bodeminjecties worden ook wel afdichtende injecties genoemd aangezien een waterremmende laag creëren door middel van het vullen van poriën in de grond het doel is.

3.1.2. Jet grouten Jet grouting, beter bekend als Very High Pressure grouting (VHP), (Van der Stoel, 2006) is een injectietechniek waarbij gebruik wordt gemaakt van hoge druk om de injectievloeistof te injecteren. Bij het aanbrengen van de vloeistof onder hoge druk wordt de grond in het grondlichaam los gespoten en in combinatie met water gemengd met de grond. De grond wordt in principe deels vervangen door een mengsel van water en een injectievloeistof. Vanwege de optredende overdruk aan de onderzijde van de injectie laag wordt het effluent langs de injectielans naar het maaiveld gestuwd (Kolymbas, 2005). Deze methode is dus eroderend en het korrelskelet blijft dus niet intact. De injectievloeistof kan met een één fasen systeem en een meerdere fasen systeem aangebracht worden. In het één fase


systeem wordt de injectievloeistof onder hoge druk aangebracht, in het twee fasen systeem wordt de injectievloeistof in combinatie met water of lucht onder hoge druk aangebracht. In het drie fasen systeem wordt de injectievloeistof in combinatie met water én lucht onder hoge druk aangebracht. Jet grouting is een techniek wat afkomstig is uit het buitenland. In de jaren 70 is de techniek ontwikkeld in Japan waarna het in Europa is geïntroduceerd. Later is de techniek in Europa door de Italianen verder geperfectioneerd. Het toepassingsgebied is door deze perfectionering erg uitgebreid en is nu toepasbaar in bijna alle grondtypen. De meest gebruikte injectievloeistof bij het jet grouten is grout (mengsel van water en cement). Omdat het grout wordt gemengd met het grondpakket en zo sterkte creëert wordt er ook wel gesproken over een stabiliserende injectie.

3.1.3. Compenserend grouten Bij compenserend grouten wordt onderscheidt gemaakt tussen grondscheurend grouten (fracturing) en grondverdringend grouten (compaction grouting). Bij grondscheurend grouten wordt er een breukvlak gecreëerd in het grondlichaam als gevolg van het injecteren van een injectievloeistof onder hoge druk (Admiraal, Symposium lekmanagement, 2004). De injectievloeistof die hiervoor gebruikt wordt dient heel vloeibaar te zijn. In de meeste gevallen wordt water en cement gebruikt in een 1:1 verhouding. Het grondscheurend grouten is een techniek die ontwikkeld is in Frankrijk en daarnaast ook regelmatig is toegepast in het verenigd Koninkrijk. Het verschil tussen bodeminjectie en grondscheurend grouten rust op het feit dat grondscheurend grouten als doel heeft het verdringen of opkrikken van de grond. Deze techniek wordt dan ook vaak gebruikt om zettingen ongedaan te maken. Grondverdringend grouten is een techniek waarbij de grond wordt verdicht tijdens het injecteren. Rond het injectiepunt wordt de grond in principe weggedrukt door de injectievloeistof wat zorgt voor een overspannen grond. Deze toepassing wordt vaak toegepast als zettingen ongedaan gemaakt dienen te worden. Het is essentieel dat de injectievloeistof, meestal een mengsel van water en cement, een dusdanige viscositeit en korrelverdeling hebben zodat de poriën in het korrelskelet niet gevuld worden. Hiermee is het verschil tussen bodeminjectie en grondverdringend grouten aangetoond. Deze techniek vindt zijn oorsprong in de Verenigde Staten (Van der Stoel, Grouten bij funderingen, 2006). Vanwege de onbekendheid van deze injectietechniek wordt grondverdringend grouten nog niet zo veel toegepast buiten de Verenigde Staten. Omdat het compenserend grouten als doel heeft het ongedaan maken van zettingen door middel van het veranderen van het korrelskelet in een grondpakket wordt deze injectietechniek ook wel een compenserende injectie genoemd.


3.1.4. Samenvattend De onderscheidende aspecten van de drie behandelde injectietechnieken zijn ter verduidelijking in Tabel 3 weergegeven. De tabel is opgesteld aan de hand van: (Moura, Pereboom, & Van der Zon, Grondverbeteringstechnieken door middel van injectie, 1998; Van der Stoel, Grouten bij funderingen, 2006).

Tabel 3: Overzicht Injectietechnieken

3.2. Waterglasinjectie Binnen de WGI’s zijn twee soorten te onderscheiden: de soft-gel variant en de hard-gel variant. Deze benaming is ontstaan om onderscheidt te maken tussen waterglas wat gebruikt wordt voor bodemafsluitingen en voor stabilisatiewerken. Om in het rapport dit onderscheidt duidelijk te maken wordt gesproken over de soft-gel variant. In hoofdstuk 3.5 wordt het onderscheid tussen beiden soorten verder behandeld. WGI volgens de soft-gel variant is een vorm van horizontale bodemafsluiting waarbij de injectievloeistof een waterremmende laag vormt in de bodem van de bouwkuip. De injectielaag wordt de grond ingebracht door middel van injectielansen. De techniek rust op het verbeteren van het grondpakket waarbij de poriën gevuld worden met de vloeistof. Deze vloeistof kit de korrels in het grondpakket aaneen zodat een hechte laag ontstaat die de waterdoorlatendheid verkleint van

1x10−4 𝑚/𝑠 à 1x10−5 𝑚/𝑠 (k-waarde zand volgens Figuur 5) tot ongeveer 1x10−7 𝑚/𝑠. Binnen de grondverbetering zijn verschillende categorieën technieken te onderscheiden die ieder zijn eigen functie hebben (Van der Stoel, Grouten bij funderingen, 2006). In welke categorie een WGI valt wordt behandeld in de volgende paragraaf.

Figuur 5: K-waarden grondsoorten

Fracturing

Compaction grouting

Jet grouten

Techniek:

Compenserend

grouten

Bodeminjectie

Soort injectie:

afdichtende

injectie

stabiliserende

injectie

compenserende

injectie

compenserende

injectie

stabiliserende

injectie

zettingen ongedaan

maken

zettingen ongedaan

maken

Invloed op grondpakket:

porievullend

grondmengend

grondscheurend

grondverdringend

Functie injectie:

waterremmende laag

creeeren

sterkte en stabiliteit

grondpakket verhogen

sterkte en stabiliteit

grondpakket verhogenporievullend

veranderd

Injectievloeistof:

waterglas (soft-gel

variant)

grout

grout

grout

Invloed op korrelskelet:

blijft intact

veranderd

veranderd

blijft intactgrout, waterglas (hard-

gel variant)


3.2.1. Classificatie WGI’s, in welke vorm dan ook, zijn in brede zin onderdeel van de grondverbeteringstechnieken. Binnen deze grondverbeteringstechnieken valt voor de verschillende soorten (tweede kolom in Figuur 6) primair een onderscheid naar functie te maken in:

stabiliserende technieken

afdichtende technieken

compenserende technieken Omdat de injectietechnieken een verzamelnaam is voor de verschillende injectietechnieken, is er binnen de injectietechnieken ook een onderscheidt te maken naar functie. Een injectietechniek kan zowel een stabiliserende, afdichtende of compenserende techniek zijn. Binnen de injectietechnieken worden bodeminjecties als afdichtende injecties beschouwd en jet grouten als stabiliserende injecties beschouwd. Compenserend grouten is dus de verzamelnaam voor compenserende injecties. Een WGI is een injectietechniek en valt onder de bodeminjecties. De classificatie rust op het feit dat een WGI een waterremmende laag in de bodem creëert en deze dus in feite afdicht. De soorten injectietechnieken zijn behandeld in paragraaf 3.1.

Figuur 6: Classificatie Grondverbeteringstechnieken

3.3. Aanbrengen injectiepunten Het aanbrengen van injectiepunten kan met verschillende technieken. Over het algemeen wordt onderscheidt gemaakt tussen trillen en boren waarbij binnen deze twee systemen ook nog verschillende variaties bestaan (Van der Stoel, Waterremmende bodeminjectie: Volwassen techniek met gebruiksaanwijzing, 2013). In paragraaf 3.3.2. en 3.3.3. wordt verder ingegaan op het intrillen en inboren van de injectiepunten. Allereerst wordt in paragraaf 3.3.1. ingegaan op hetgeen wat voor het aanbrengen van de punten van belang is, namelijk het injectiestramien. Een voorbeeld van een injectiepunt is weergegeven in Figuur 7. Het gaasje wat om het onderste puntje zit heeft als functie om te voorkomen dat zand in het puntje komt tijdens het aanbrengen van de injectiepuntjes of tijdens injectie.

Grondverbeterings-technieken

technieken ter voorkoming van zetting

gewapende grondconstructies

injectietechnieken

bodeminjectie

jet grouten

compenserend groutenmechanische grondmenging

vriestechnieken


Figuur 7: Voorbeeld injectiepuntje

3.3.1. Injectiestramien Het aanbrengen van de injectiepunten gebeurd volgens een injectiestramien. Veelal wordt er op basis van de grondclassificatie een stramien gedefinieerd waarbij een driehoekvorm aangehouden wordt met gelijke zijden. In de praktijk worden veelal gelijkzijdige driehoeken met zijden van 80 cm tot circa 120 cm aangehouden. Op basis van het gekozen injectiestramien kan een indicatie gegeven worden van het aantal puntjes dat per 𝑚2 aangebracht wordt. In Tabel 4 is voor een aantal basis stramienen een indicatie gegeven hoeveel injectiepuntjes nodig zijn voor een bepaald type bouwkuip. Tijdens injectie zitten de injectiepunten verticaal in de grond waarbij het hart van de punten ongeveer in het midden van de uiteindelijke injectielaag zitten. Per punt vormt zich een bolvormig element waardoor de totale injectielaag uit bolvormige elementen bestaat.

Stramien Injectiepunten bij een bouwkuip van 10x10m(100m2)

Injectiepunten bij een bouwkuip van 20x20m(400m2)

Bol diameter (in cm)

Liters per bol o.b.v. 35% porie

Totaal liters bouwkuip á100m2

Totaal liters bouwkuip á400m2

120x120 88 346 140 502 44.176 173.692

110x110 109 416 130 402 43.818 167.232

100x100 132 506 120 316 41.712 159.896

90x90 158 630 105 212 33.496 133.560

80x80 207 798 95 157 32.499 125.286 Tabel 4: Overzicht basis stramienen

3.3.2. Inboren Het inboren is een manier welke trillingvrij is. Hierbij wordt een holle booravegaar de grond ingedraaid waarbij als deze op diepte is en teruggetrokken wordt, het injectiepunt op diepte achterblijft. In Figuur 8 is een voorbeeld gegeven van het inboren van injectiepunten. Het voordeel van inboren is dat er geen trillingen optreden naar de omgeving waardoor de dichtheid van de grond niet veranderd. Wel is het zo dat het boren grond verwijderend werkt waardoor er ‘holle’ ruimtes achterblijven in de grond. Afhankelijk van de injectietechniek kan dit als gevolg hebben dat het waterglas de weg van de minste weerstand kiest waardoor deze langs de injectieslang kan opbreken naar het maaiveld (Van der Stoel, 2013). Dit risico is te verkleinen door meerdere dagen te wachten voordat er geïnjecteerd wordt om zo de grond de tijd te geven om zich weer te stabiliseren.

Figuur 8: Voorbeeld inboren injectiepunt


3.3.3. Intrillen Het trillend aanbrengen van de injectiepunten heeft zowel voor als nadelen. Het grote voordeel is dat dit sneller gaat dan het inboren. Het trillen heeft echter een aantal eigenschappen waarmee rekening gehouden dient te worden aangezien trillingen in de grond schade kunnen veroorzaken aan de omliggende constructies of zelfs aan de verticale bouwkuip wanden. Bij damwanden is het mogelijk dat door trillingen de damwanden uit het slot getrild worden terwijl bij cutter soil mix wanden de structuur vernielt kan worden waardoor scheuren ontstaan in de constructie. Daarnaast moet er rekening gehouden worden met het effect dat trillingen verdichting kan geven in de grond. Hierdoor kunnen de grondsterktes en de conusweerstand wijzigen waardoor het ontwerp van de palen als die benodigd zijn kan veranderen. Het feit is dat als het zand slecht verdicht is deze door het intrillen van de injectiepunten verder zal verdichten. Daarnaast is het zo dat als de grond goed verdicht is er dilatantie kan optreden. Dit betekent een volume toename van de grond waardoor de dichtheid en de conusweerstand afnemen. Een ander voordeel van het intrillen van de injectiepunten is dat de verdrongen grond tijdens intrillen zich weer sluit als de avegaar of H-balk weer omhoog getrokken wordt. Hierdoor is er weinig tot geen risico met betrekking tot het uitbreken van het waterglas tijdens injectie naar met maaiveld (Van der Stoel, 2013).

Variaties binnen het trillen

Het intrillen van de injectiepuntjes gebeurt op meerdere manieren. De meest voorkomende zijn het gebruik van een avegaar, een damwandplank en een H-bint. Intrillen middels een damwand is te zien in Figuur 9. Naast de genoemde manieren wordt ook onderscheidt tussen laagfrequent trillen en hoogfrequent trillen. Men spreekt over laagfrequent bij een frequentie tot 30 Hz. Hoogfrequent intrillen, is van toepassing bij een frequentie hoger dan 30 Hz (Cur 166, 2008). Indien de frequentie hoger ligt dan 60 Hz mag ook wel over sonisch trillen gesproken worden. Dit betekent dat de injectiepuntjes middels laagfrequent, hoogfrequent en sonisch trillen aangebracht kunnen worden.

3.3.4. Nauwkeurigheid Een belangrijk aspect bij het aanbrengen van de injectiepunten is de locatie bepaling van de injectiepunten in de grond. Ten eerste moet deze op de juiste positie in het raster aangebracht worden. Hierbij wordt bij de berekening van de hoeveelheid injectievloeistof rekening gehouden met de afwijking welke naar gelang de diepte kan optreden. Deze afwijking is afhankelijk van het gekozen systeem om de injectiepunten aan te brengen. Bij het borend aanbrengen zal de afwijking met de diepte relatief klein zijn. Bij het trillen hangt deze afwijking af van de gekozen methodiek. Zo is een avegaar bijvoorbeeld gevoeliger voor afwijking dan een H-bint of een damwandplank. Dit is zo omdat een H-bint en een damwandplank een stuk stijver zijn dan een avegaar.

Figuur 9: Voorbeeld intrillen injectiepunt


3.4. Werking waterglasinjectie Om een WGI succesvol te laten zijn dient het ontwerp ervan goed en nauwkeurig te verlopen. De werking van een WGI kan het best omschreven worden als het creëren van een waterremmende laag door middel van een injectie in een grondpakket waarbij de gehele injectielaag is omsloten door constructieve elementen zoals damwanden of diepwanden. De waterremmende laag die ontstaat kan vergeleken worden met een natuurlijke klei- of veenlaag. Gezien de functie ligt de injectielaag altijd onder grondwaterniveau. Om ervoor te zorgen dat de injectielaag op zijn plek blijft liggen wordt bij het ontwerp uitgegaan van een evenwichtsprincipe. Hierbij wordt bepaald op welke diepte de injectielaag moet worden aangebracht zonder dat deze wil opbarsten. Over het algemeen geldt dat de waterdruk welke op de onderkant van de waterremmende laag werkt niet groter mag zijn dan de gronddruk die op de bovenkant van de waterremmende laag werkt. Aangezien de neerwaartse belasting ongunstig wordt meegerekend wordt een veiligheidsfactor van 1,1 over de neerwaartse belasting gerekend. Een voorbeeldberekening uitgaande van de situatie in Figuur 10 is weergegeven in Tabel 5.

Rekenwaarde neerwaartse belasting op niveau onderkant injectielaag

Bovenkant laagniveau

Onderkant laagniveau

Laagdikte (m)

Materiaal Veiligheidsfactor Neerwaartse belasting

Eenheid

11.000- 13.500- 2.500 Klei (2.5x16)/1.1 36.0 kN/m2

13.500- 17.500- 4.000 Zand grof (4x19)/1.1 69.0 kN/m2

17.500- 24.500- 7.000 Zand nat (7x20)/1.1 127.0 kN/m2

Totaal 232.0 kN/m2

Rekenwaarde waterdruk op niveau onderkant injectie laag

Bovenkant grondwater niveau

Onderkant grondwater niveau

Laagdikte Materiaal Opwaartse belasting

Eenheid

1.500- 24.500- 23.000 Water (23x10) 230.0 kN/m2

Totaal 230.0 kN/m2

Omdat het grondgewicht van 232 kN/m2 groter is dan de opwaartse kracht van 230 kN/m2 wordt er aan de evenwichtsvoorwaarde voldaan. De injectielaag is op de juiste diepte aangebracht.

Tabel 5: Voorbeeld evenwichtsberekening

Afbeelding gerefereerd aan (Van der Stoel, Waterremmende bodeminjectie: Volwassen techniek met gebruiksaanwijzing, 2013).

Figuur 10: Situatie voorbeeldberekening


De injectielaag die bij een WGI ontstaat, bestaat uit bolvormige elementen. Per injectiepunt wordt één bolvormig element gevormd. De bolvormige elementen dienen elkaar te overlappen om een hechte laag te vormen en zo de theoretische doorlatendheid van 1x10−7 m/s te halen die als basiswaarde wordt aangehouden. In de praktijk kunnen deze waarden afwijkend zijn. Indien de bolvormige elementen niet aaneengesloten zijn zal de doorlatendheid hoger zijn dan de basiswaarde waardoor de werking van de injectielaag onvoldoende is. Om dit soort situaties te voorkomen is een goed ontwerp van het injectiestramien en bolgrootte essentieel. Hierbij geldt dat de bolgrootte afhankelijk is van welk injectiestramien gekozen wordt. Zie hiervoor Tabel 4.

3.4.1. Injectiedruk Naast bovengenoemde ontwerpaspecten zijn er ook bepaalde aspecten die tijdens injecteren een grote rol spelen als het gaat om de werking van een WGI. Een daarvan is de injectiedruk. De injectiedruk is de druk die nodig is om de injectievloeistof het grondpakket in te pompen. Hierbij is de totale injectiedruk die ontstaat afhankelijk van een aantal factoren, namelijk het porievolume en het injectiedebiet. Verondersteld kan worden dat de injectiedruk toeneemt bij een hoger injectiedebiet. De relatie tussen porievolume en injectiedruk is precies andersom. Bij een hoger porievolume neemt de injectiedruk juist af bij een gelijk injectiedebiet. Om een goed werkende injectielaag te verkrijgen is de injectiedruk een belangrijk punt. Met behulp van Regel 1 (Van der Stoel A. , 2001) kan dit worden toegelicht. Deze regel is te gebruiken als vuistregel. Regel 1: 𝑄

𝑚𝑎𝑥∗ 𝑃𝑚𝑎𝑥 ≤ 20

Hierbij geldt: 𝑄𝑚𝑎𝑥 = injectiedebiet in L/min 𝑃𝑚𝑎𝑥 = injectiedruk in bar

Het aanbrengen van een WGI gebeurd regelmatig middels de permeation grouting techniek. Indien de injectiedruk te hoog wordt, dan bestaat het risico dat grondscheuring optreedt waarbij de injectievloeistof de grond wegduwt. Dit fenomeen wordt ook wel aangeduid met de term fracturing. Als dit optreedt wordt er niet meer over permeation grouting gesproken maar over compenserend grouten. Het omslagpunt tussen permeation grouting en compenserend grouten is met behulp van Regel 1 te verklaren. Indien aan de voorwaarde wordt voldaan mag aangenomen worden dat er geen grondscheuring optreedt en dat het injecteren volgens de permeation techniek gebeurd. Indien een hogere waarde wordt gehaald dan de limietwaarde van 20 is de kans op grondscheuring dermate groot dat niet meer gesproken kan worden van permeation grouting. Volgens Van der Stoel (2001) mag de gronddruk uitgedrukt in bar die op de injectielaag werkt bovenop de limietwaarde van 20 geteld worden zodat deze limietwaarde hoger wordt. De hogere nieuwe limietwaarde die ontstaat, is dan geldend. Als deze overschreden wordt is niet meer sprake van permeation grouting maar van compenserend grouten. Een voorbeeld is gegeven in Tabel 6.

Diepte injectielaag (m):

Injectie debiet (l/min):

Injectiedruk (bar):

Limietwaarde 1 (Q*P≤ 20):

Gronddruk (bar)

Limietwaarde 2 (Q*P+𝒚𝒈):

8 6 3,5 21 1,5 21,5 Tabel 6: Voorbeeldberekening limietwaarde volgens Regel 1

Toelichting: De gronddruk is berekenend uitgaande het volumegewicht van 19 kN/𝑚3 voor nat zand. De gronddruk per 𝑚2is dan 19 x 8 = 152 kN/𝑚2. Dit staat gelijk aan 1,52 bar.


Volgens het voorbeeld geldt dat de limietwaarde volgens Regel 1 na optelling van de gronddruk verhoogd mag worden naar een waarde van 21,5. Volgens de regel mag dan nog gesproken worden over permeation grouting aangezien de waarde van 21 binnen de waarde van 21,5 valt. De limietwaarde kan overschreden worden door een te hoge druk, door een te hoog injectiedebiet en door een te laag porievolume. Om te voorkomen dat een te laag porievolume leidt tot fracturing wordt voor aanvang altijd gecontroleerd of het zandpakket injecteerbaar is. Indien het zandpakket te fijn is zijn de poriën te klein om te kunnen injecteren volgens het permeation grouting principe. Aan de andere kant geldt ook dat grof zand of grindlagen te grote poriën

Documents

HORIZONTALE BODEMAFSLUITING DOOR MIDDEL VAN WATERGLASINJECTIE · 2017. 6. 7. · Robin Gerssen & Edward van de Werfhorst P a g i n a 6 | 63 Horizontale bodemafsluiting door middel